摘要: SBR 污水處理工藝不僅對自動控制系統(tǒng)要求較高,而且對日常的運行管理要求也很高。在日常維護中, 需要注意各個機械設(shè)備的維護保養(yǎng), 更需要注意工藝運行操作規(guī)程,以及注意觀察生化池的生物狀況。

關(guān)鍵詞: SBR 工藝; 運行; 管理

SBR ( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Pro-cess ) 是序批間歇式活性污泥法污水處理工藝的簡稱, 是一種按照時間順序改變活性污泥生長環(huán)境的污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法, 是一種比較成熟的污水處理工藝。它的主要特征是在時間上的有序和空間上的無序, 各階段的運行工況可以根據(jù)據(jù)體的污水性質(zhì)和出水功能要求等靈活變化。SBR 技術(shù)的核心部分是 SBR 主反應(yīng)系統(tǒng),該池集攪拌混合、 生物降解、 泥水分離等功能于一體, 在用地緊張、 處理量大的城市具有很高的使用價值。

一、 輔助設(shè)施的運行管理

SBR 工藝的過程是按時序來完成的, 一個操作過程分五個階段: 進水、 反應(yīng)、 沉淀、 潷水、 閑置。這五個階段都是單池運行, 當需要處理的污水量較大時, 必須單池分組進行組合處理, 這樣交替運行的過程中僅靠人工操作就很難發(fā)揮其優(yōu)點了。多池多組的交替運行必須有高度靈活、 結(jié)構(gòu)嚴謹?shù)闹醒肟刂葡到y(tǒng), 自動化程度要求較高。所以在運行的過程中需要保障中控系統(tǒng)的正常, 防止人為操作失當、 雷電以及內(nèi)部管理不善等造成儀器、 儀表等設(shè)施的破壞, 影響系統(tǒng)的正常工作。這就要求在污水處理廠的設(shè)計過程中設(shè)計儀器儀表的避雷裝置, 提高日常的運行操作人員的管理水平。

預處理系統(tǒng)是污水處理的最前段。生活污水中含有大量的漂浮物與懸浮物質(zhì), 其中包括無機性和有機性兩類。由于這些垃圾和懸浮物會降低主體反應(yīng)的效果, 對污水處理設(shè)備造成磨損和破壞, 故在污水進入主反應(yīng)區(qū)之前必須進行必要的預處理, 以提高整個工藝的去除率, 降低設(shè)備的磨損, 保證整個處理系統(tǒng)的正常運行。所以, 在運行的過程中需要加強巡查,防止垃圾堵塞粗細格柵和進水泵。

二、 SBR 生化池的運行管理

SBR 生物反應(yīng)池是污水處理廠的核心部分, 進水方式的推流過程使池內(nèi)厭氧好氧處于交替狀態(tài), 運行效果穩(wěn)定, 污水在相對的靜止狀態(tài)下沉淀, 需要的時間短、 出水水質(zhì)較好,耐沖擊負荷; 加之池內(nèi)有滯留的處理水, 對污水有稀釋、 緩沖作用, 有效抵抗水量和有機污物的沖擊。反應(yīng)池內(nèi)存在 DO、 BOD5 濃度梯度, 有效控制活性污泥膨脹, 脫氮除磷, 適當控制運行方式, 實現(xiàn)好氧、 缺氧、 厭氧狀態(tài)交替,具有良好的脫氮除磷效果。對于運行實際運行過程涉及到的季節(jié)性進水差異或其它因素的影響而導致出現(xiàn)的污泥膨脹、 脫氮除磷效果差, 可以通過運行參數(shù)的適當調(diào)整加以解決。主要控制的因素有以下幾個方面:

1.運行周期的適度調(diào)整

SBR 的運行周期由進水時間、 反應(yīng)時間、 沉淀時間、 潷水時間、 排泥時間和閑置時間來確定。進水時間有一個相對穩(wěn)定的最大最佳值。如上所述, 進水時間應(yīng)根據(jù)具體的進水水質(zhì)及曝氣方式來確定。當采用控制量的曝氣方式及進水中污染物的濃度較高時, 進水時間應(yīng)適當取長一些;當采用不限量曝氣方式及進水中污染物的濃度較低時, 進水時間可適當取短一些 ( 進水時間一般取 4～6h ) 。在運行的過程中, 要盡量根據(jù)實際的進水情況對運行的周期時間進行調(diào)整。反應(yīng)時間 ( Tf ) 是確定 SBR 反應(yīng)器容積的一個非常重要的工藝設(shè)計參數(shù), 其數(shù)值的確定同樣取決于運行過程中污水的性質(zhì)、 反應(yīng)器中污泥的濃度及曝氣方式等因素。對于生活污水類易處理廢水, 反應(yīng)時間可以取短一些,反之對含有難降解物質(zhì)或有毒物質(zhì)的廢水, 反應(yīng)時間可適當取長一些 ( 一般在 2～4h) 。沉淀排水時間 ( Ts+D) 一般按2～4h 設(shè)計。閑置時間 ( Tx ) 一般按 0.5~1h 設(shè)計。一個周期所需時間 T≥Tf+Ts+D+Tx。在調(diào)整運行方式的過程中, 要根據(jù)設(shè)計所允許的操作范圍進行盡可能的修正, 才可以最大限度地保證良好的出水水質(zhì)。

2.生物系統(tǒng)的診斷調(diào)整

好氧生化處理是由活性污泥中的微生物, 在有氧存在的條件下將污水中的有機污染物氧化、 分解、 轉(zhuǎn)化成 CO2、NH4+-N、 NO-x-N、 PO43-、 SO42-等隨出水排放的過程。

活性污泥中的微生物是凝聚、 吸附、 氧化分解污水中有機物的主力軍, 提高處理系統(tǒng)的效率, 都與改善污泥性狀、 提高污泥微生物的活性有關(guān)。因此, 必須經(jīng)常檢查于觀察活性污泥中微生物的組成與活動狀況。活性污泥外觀似棉絮狀, 亦稱為絮?；蚪q粒, 正常的活性污泥沉降性能良好。在顯微鏡下可發(fā)現(xiàn)每個絮粒是由成千上萬個細菌、 少量微型動物及部分無機雜質(zhì)組成, 有時, 污泥中還會出現(xiàn)真菌、 藻類等生物。

我們可定期對生物處理系統(tǒng)做巡視, 考察各反應(yīng)池運行的情況, 運用各種手段和方法了解活性污泥的性能, 借助顯微鏡觀察活性污泥的結(jié)構(gòu)和生物種群的組成。此外,還可通過對水質(zhì)的化學測定來了解污水生物處理系統(tǒng)的運行狀況。在系統(tǒng)正常運行時, 應(yīng)保持合適的運行參數(shù)和操作管理條件, 使之長期達標運行; 在發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時, 應(yīng)找出癥結(jié)所在, 及時加以調(diào)整, 使之恢復。巡視是發(fā)現(xiàn)問題的主要方式, 所以操作管理人員每班須數(shù)次定時對反應(yīng)池作一觀察, 了解系統(tǒng)運行的狀況。其主要內(nèi)容如下:

( 1) 色、 嗅。正常運行的城市生活污水處理廠, 活性污泥一般顯黃褐色。在曝氣池溶解氧不足時, 厭氧微生物會相應(yīng)滋生, 含硫有機物在厭氧時分解釋放出 H2S, 污泥發(fā)

黑、 發(fā)臭。當曝氣池溶解氧過高或進水過淡、 負荷過低時,污泥中微生物因缺乏營養(yǎng)而自身氧化, 污泥色澤轉(zhuǎn)淡。良好的新鮮活性污泥略帶有泥土味。

( 2) 反應(yīng)池曝氣狀態(tài)觀察與污泥性狀。在巡視曝氣池時, 應(yīng)注意觀察曝氣池液面翻騰情況, 曝氣池中間若見有成團氣泡上升, 即表示液面下曝氣管道有堵塞, 應(yīng)予以清潔或更換; 若液面翻騰不均勻, 說明有死角, 尤應(yīng)注意四角有無積泥。此外, 還應(yīng)注意氣泡的性狀: 一是氣泡量的多少。在污泥負荷適當、 運行正常時, 泡沫量較少, 泡沫外觀顯新鮮的乳白色泡沫。污泥負荷過高、 水質(zhì)變化時, 泡沫量往往增多, 如污泥泥齡過短或污水中含多量洗滌劑時, 既會出現(xiàn)大量泡沫。 二是泡沫的色澤。 泡沫顯白色、 且泡沫量增多, 說明水中洗滌劑量較多; 泡沫顯茶色、 灰色, 這是因為污泥齡太長或污泥被打碎而被吸附在氣泡上所致, 這時應(yīng)增加排泥量。氣泡出現(xiàn)其他顏色時, 則往往因為是吸附了污水中染料等類發(fā)色物質(zhì)的結(jié)果。三是氣泡的粘性。用手沾一些氣泡, 檢查是否容易破碎。在負荷過高、 有機物分解不完全時, 氣泡較粘, 不宜破碎。

( 3) 反應(yīng)池沉淀狀態(tài)觀察與污泥性狀?；钚晕勰嘈誀畹暮脡目蓮某恋頎顟B(tài)及曝氣時運行狀況顯示出來。因此,管理中應(yīng)加強對現(xiàn)場的巡視, 定時對活性污泥處理系統(tǒng)的“ 臉色” 進行觀察。沉淀的液面狀態(tài)與整個系統(tǒng)的正常運行與否密切相關(guān), 應(yīng)注意觀察沉淀時段泥面的高低、 上清液透明成都、 漂泥的有無、 漂泥泥粒的大小等: 上清液清澈透明表明運行正常, 污泥性狀良好; 上清液混濁表明負荷過高, 污泥對有機物氧化、 分解不徹底; 泥面上升、 SVI 高表明污泥膨脹, 污泥沉降性差; 污泥成層上浮表明污泥中毒;大塊污泥上浮表明反應(yīng)池局部厭氧, 導致該出污泥腐敗;細小污泥漂泥表明水溫過高, C/N不適、營養(yǎng)不足等原因?qū)е挛勰嘟庑酢?/p>

對于生物系統(tǒng)中活性污泥異常現(xiàn)象之主要原因及其對策, 在運行過程中可以初步根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)來作出判斷:

1) 污泥膨脹。污泥膨脹出現(xiàn)的現(xiàn)象可能會有以下幾種情況: 活性污泥變白, 不調(diào)和狀; 沉淀、 分離性不良, 不密實; 污泥指數(shù) SVI 在 200 以上; 活性污泥由反應(yīng)池溢出, 處

理水水質(zhì)不良。出現(xiàn)以上情況的可能原因有: 污泥抽除不足致使微生物異常繁殖; 由于曝氣量不足, 混合液懸浮物MLSS 濃度過高或過低, 進水 BOD 濃度過高, 進水中含有有毒有害的物質(zhì), PH 值降低等原因致使絲狀菌異常繁殖。針對出現(xiàn)的現(xiàn)象和可能的原因, 需要采取的對策有: 加大剩余污泥的排放量; 合理調(diào)整溶解氧濃度, 投加混凝劑改善活性污泥的凝聚性或者投加氧化劑殺死絲狀菌。在出現(xiàn)污泥膨脹時, 以顯微鏡確認其原因。若是由于絲狀菌的異常繁殖, 則其恢復所耗時間較長, 有時甚至需要更換反應(yīng)池中全部污泥。

2)污泥解體。污泥解體表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是污泥被破壞成微細的膠羽狀, 不再是絮狀體, 影響了污泥的沉降性能。出現(xiàn)污泥解體的可能原因有: 暴氣量過大, 活性污泥表面的具有凝聚性的物質(zhì)被氧化, 或者是進水中的有機物含量較低; 特定微生物異常繁殖, 比如小型鞭毛蟲; 進水中含有有害物質(zhì)。污泥解體可以應(yīng)對的辦法有: 適當降低曝氣量,并增加流入水量使得負荷適當; 減少剩余污泥的排放量;管制有害物質(zhì)的進入; 降低攪拌機攪拌強度。

3) 污泥腐爛。在生物反應(yīng)池經(jīng)?？梢钥吹接写髩K的污泥漂浮, 懸浮污泥顏色發(fā)黑且有臭味, 與正常的褐黃色且?guī)в型列任兜奈勰嘤泻艽蟮牟町悺３霈F(xiàn)污泥腐敗的原因有: 暴氣量不足; 反應(yīng)池內(nèi)長期淤積有污泥; 反應(yīng)池構(gòu)造有缺陷, 比如有死角。如果發(fā)現(xiàn)有污泥腐敗的現(xiàn)象, 需要采取以下對策解決: 停止污水流入, 增加曝氣, 依據(jù)恢復程度調(diào)節(jié)流入水量; 增加回流污泥量, 加強排泥; 改善構(gòu)筑物。

4) 生化池表面出現(xiàn)氣泡。由于進水中多量清潔劑的流入, 容易引起反應(yīng)池發(fā)泡, 需要提高混合液懸浮固體的濃度或者添加消泡劑或消泡設(shè)備來消除氣泡。

3、 剩余污泥系統(tǒng)

剩余污泥系統(tǒng)一直以來不被運行人員所重視, 認為只要按常規(guī)進行生產(chǎn)就不會有問題, 這種認識是不對的。準確地說, 剩余污泥的產(chǎn)量應(yīng)該根據(jù)進水水質(zhì)來決定。所謂剩余污泥產(chǎn)生量, 是指最終沉淀池污泥量, 減除一部分回流入曝氣槽后, 其余需排出處理的量。單位污水剩余污泥量視污水懸浮物濃度, 及去除 BOD之污泥增殖狀況而異。

懸浮物之剩余污泥量

X1= Q ( MO- MF ) ×10- 3= QMOηS×10- 3

污泥增殖剩余污泥量

X2= aY- bMV×10- 3

其中:X1: 由懸浮物而產(chǎn)生之剩余污泥量 ( kg/d)
X2: 生物增殖而產(chǎn)生之剩余污泥量 ( kg/d)
ηS: 懸浮物之沉淀效率
Q: 處理水量 ( m3/d)
MO: 流入懸浮物質(zhì)量 ( mg/L )
MF: 自沉淀池流出之懸浮物質(zhì)量 ( mg/L )
Y: BOD去除量 ( mg/L )
M: 曝氣槽內(nèi)混合液之平均 MLSS濃度 ( mg/L )
V: 曝氣槽容積 ( m3)
a: 去除 BOD之污泥轉(zhuǎn)換率 ( 0.5~0.8)
b: 體內(nèi)自行氧化率 ( 0.01~0.1)( day- 1)

曝氣槽之 BOD 去除率為 ηA, 流入水 BOD 為 So( mg/L)

Y= QSoηA×10- 3

則總剩余污泥量

X=( MOηS+ aSoηA- bMOt ) Q×10- 3

式中 t: 曝氣槽停留時間 V/Q ( d)

當然, 在實際運行的過程中不一定要完全按照公式生搬硬套, 但是需要對現(xiàn)場的運行情況有細致的科學的了解, 控制生物系統(tǒng)總量的相對平衡。由于 SBR 工藝本身具有較強的抗負荷沖擊能力, 所以對于剩余污泥系統(tǒng)的動態(tài)平衡的維護是做好運行工作的關(guān)鍵。

4、 脫氮除磷問題的控制

脫氮除磷是污水處理工藝的重要環(huán)節(jié), 也是比較容易出問題的地方。對于傳統(tǒng)的 SBR 工藝氮磷的去除存在著一些難度, 主要是厭氧硝化時間上存在問題。污水未經(jīng)過厭氧硝化直接進入主反應(yīng)區(qū), 雖然在主反應(yīng)階段有厭氧耗氧交替的過程, 但是還是存在一些問題, 對于進水 N 含量較高的水體來講去除就有些難度。雖然如此, 經(jīng)過大量的改進, 現(xiàn)在在傳統(tǒng) SBR 工藝的基礎(chǔ)上有了很大的進步, 前段加了兼 ( 厭) 氧回流等措施, 一定程度上解決了 SBR 工藝脫氮除磷的問題。在實際的運行操作過程中, 需要注意污泥回流比、 進水速度、 進水量等。

5、 污泥沉降性能的控制

活性污泥的良好沉降性能是保證活性污泥處理系統(tǒng)正常運行的前提條件之一。如果污泥的沉降性能不好, 在SBR 的反應(yīng)期結(jié)束后, 污泥的壓密性差, 上層清液的排除就受到限制, 水泥比下降, 導致每個運行周期處理污水量下降, 出水 SS會比較高。如果污泥的絮凝性能差, 則出水中的, COD上升, 導致處理出水水質(zhì)的下降。 導致污泥沉降性能惡化的原因是多方面的, 但都表現(xiàn)在污泥容積指數(shù)( SVI ) 的升高。 SBR 工藝中由于反復出現(xiàn)高濃度基質(zhì), 在菌膠團菌和絲狀菌共存的生態(tài)環(huán)境中, 絲狀菌一般是不容易繁殖的, 因而發(fā)生污泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的。SBR 較容易出現(xiàn)高粘性膨脹問題, 這可能是由于 SBR 工藝本身的處理過程是一個動態(tài)瞬間的過程, 混合液內(nèi)基質(zhì)逐步降解, 液相中基質(zhì)濃度下降了, 但并不完全說明基質(zhì)已被氧化去除, 加之許多污水的污染物容易被活性污泥吸附和吸收, 在很短的時間內(nèi), 混合液中的基質(zhì)濃度可降至很低的水平。從污水處理的角度看, 已經(jīng)達到了處理效果,但這僅僅是一種相的轉(zhuǎn)移, 混合液中基質(zhì)的濃度的降低僅是一種表面現(xiàn)象。可以認為, 在污水處理過程中, 菌膠團之所以形成和有所增長, 就要求系統(tǒng)中有一定數(shù)量的有機基質(zhì)的積累, 在胞外形成多糖聚合物 ( 否則菌膠團不增長甚至出現(xiàn)細菌分散生長現(xiàn)象, 出水渾濁) 。在實際操作過程中, 往往會因充水時間或曝氣方式選擇的不適當或操作不當而使基質(zhì)的積累過量, 致使發(fā)生污泥的高粘性膨脹。污染物在混合液內(nèi)的積累是逐步的, 在一個周期內(nèi)一般難以馬上表現(xiàn)出來, 需通過觀察各運行周期間的污泥沉降性能的變化才能體現(xiàn)出來。為使污泥具有良好的沉降性能, 應(yīng)注意每個運行周期內(nèi)污泥的 SVI 變化趨勢, 及時調(diào)整運行方式以確保良好的處理效果。

總之, 在運行的過程中需要不斷總結(jié)經(jīng)驗, 對于出現(xiàn)的問題要及時采取相應(yīng)的措施進行解決。因為往往問題的出現(xiàn)是相對難以預測的, 需要引起重視, 加強現(xiàn)場的巡查,及早發(fā)現(xiàn)問題并盡可能及時采取措施, 才能保證正常的出水水質(zhì)。
 

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